Whamcloud - gitweb
Fix the i386 bitmap operations so they are 32-bit clean
authorTheodore Ts'o <tytso@mit.edu>
Sat, 25 Mar 2006 18:42:45 +0000 (13:42 -0500)
committerTheodore Ts'o <tytso@mit.edu>
Sat, 25 Mar 2006 18:42:45 +0000 (13:42 -0500)
The x86 assembly instructures for bit test-and-set, test-and-clear,
etc., interpret the bit number as a 32-bit signed number, which is
problematic in order to support filesystems > 8TB.

Added new inline functions (in C) to implement a
ext2fs_fast_set/clear_bit() that does not return the old value of the
bit, and use it for the fast block/bitmap functions.

Added a regression test suite to test the low-level bit operations
functions to make sure they work correctly.

Note that a bitmap can address 2**32 blocks requires 2**29 bytes, or
512 megabytes.  E2fsck requires 3 (and possibly 4 block bitmaps),
which means that the block bitmaps can require 2GB all by themselves,
and this doesn't include the 4 or 5 inode bitmaps (which assuming an
8k inode ratio, will take 256 megabytes each).  This means that it's
more likely that a filesystem check of a filesystem greater than 2**31
blocks will fail if the e2fsck is dynamically linked (since the shared
libraries can consume a substantial portion of the 3GB address space
available to x86 userspace applications).  Even if e2fsck is
statically linked, for a badly damaged filesystem, which may require
additional block and/or inode bitmaps, I am not sure e2fsck will
succeed in all cases.

Signed-off-by: "Theodore Ts'o" <tytso@mit.edu>
lib/ext2fs/ChangeLog
lib/ext2fs/Makefile.in
lib/ext2fs/bitops.h
lib/ext2fs/tst_bitops.c

index a93bfb9..ac3cd69 100644 (file)
@@ -1,3 +1,16 @@
+2006-03-25  Theodore Ts'o  <tytso@mit.edu>
+
+       * Makefile.in: Check the bitfield operations much more carefully,
+               and arrange to have tst_bitops run from "make check"
+
+       * tst_bitops.c: Enahce tst_bitops program so that it is much more
+               thorough in testing bit optations.
+       
+       * bitops.h: Add new functions ext2fs_fast_set_bit() and
+               ext2fs_fast_clear_bit() and make the x86 functions 32-bit
+               clear.  Change the fast inode and block mark/unmark
+               functions to use ext2fs_fast_set/get_bit()
+
 2006-03-18  Theodore Ts'o  <tytso@mit.edu>
 
        * ext2fs.h (EXT2_FLAG_EXCLUSIVE): Define new flag which requests
index d0412ff..b86c213 100644 (file)
@@ -212,7 +212,7 @@ tst_byteswap: tst_byteswap.o bitops.o $(STATIC_LIBEXT2FS)
 
 tst_bitops: tst_bitops.o inline.o $(STATIC_LIBEXT2FS)
        @echo " LD $@"
-       @$(CC) -o tst_bitops tst_bitops.o inline.o \
+       @$(CC) -o tst_bitops tst_bitops.o inline.o $(ALL_CFLAGS) \
                $(STATIC_LIBEXT2FS) $(LIBCOM_ERR)
 
 tst_getsectsize: tst_getsectsize.o getsectsize.o $(STATIC_LIBEXT2FS)
@@ -224,7 +224,8 @@ mkjournal: mkjournal.c $(STATIC_LIBEXT2FS)
        @echo " LD $@"
        @$(CC) -o mkjournal $(srcdir)/mkjournal.c -DDEBUG $(STATIC_LIBEXT2FS) $(LIBCOM_ERR) $(ALL_CFLAGS)
 
-check:: tst_badblocks tst_iscan @SWAPFS_CMT@ tst_byteswap
+check:: tst_bitops tst_badblocks tst_iscan @SWAPFS_CMT@ tst_byteswap
+       LD_LIBRARY_PATH=$(LIB) DYLD_LIBRARY_PATH=$(LIB) ./tst_bitops
        LD_LIBRARY_PATH=$(LIB) DYLD_LIBRARY_PATH=$(LIB) ./tst_badblocks
        LD_LIBRARY_PATH=$(LIB) DYLD_LIBRARY_PATH=$(LIB) ./tst_iscan
 @SWAPFS_CMT@   LD_LIBRARY_PATH=$(LIB) DYLD_LIBRARY_PATH=$(LIB) ./tst_byteswap
index cb4d8a3..caaec5f 100644 (file)
@@ -17,6 +17,8 @@
 extern int ext2fs_set_bit(unsigned int nr,void * addr);
 extern int ext2fs_clear_bit(unsigned int nr, void * addr);
 extern int ext2fs_test_bit(unsigned int nr, const void * addr);
+extern void ext2fs_fast_set_bit(unsigned int nr,void * addr);
+extern void ext2fs_fast_clear_bit(unsigned int nr, void * addr);
 extern __u16 ext2fs_swab16(__u16 val);
 extern __u32 ext2fs_swab32(__u32 val);
 
@@ -129,6 +131,28 @@ extern int ext2fs_unmark_generic_bitmap(ext2fs_generic_bitmap bitmap,
 #endif
 #endif
 
+/*
+ * Fast bit set/clear functions that doesn't need to return the
+ * previous bit value.
+ */
+
+_INLINE_ void ext2fs_fast_set_bit(unsigned int nr,void * addr)
+{
+       unsigned char   *ADDR = (unsigned char *) addr;
+
+       ADDR += nr >> 3;
+       *ADDR |= (1 << (nr & 0x07));
+}
+
+_INLINE_ void ext2fs_fast_clear_bit(unsigned int nr, void * addr)
+{
+       unsigned char   *ADDR = (unsigned char *) addr;
+
+       ADDR += nr >> 3;
+       *ADDR &= ~(1 << (nr & 0x07));
+}
+
+
 #if ((defined __GNUC__) && !defined(_EXT2_USE_C_VERSIONS_) && \
      (defined(__i386__) || defined(__i486__) || defined(__i586__)))
 
@@ -155,9 +179,10 @@ _INLINE_ int ext2fs_set_bit(unsigned int nr, void * addr)
 {
        int oldbit;
 
+       addr = (void *) (((unsigned char *) addr) + (nr >> 3));
        __asm__ __volatile__("btsl %2,%1\n\tsbbl %0,%0"
                :"=r" (oldbit),"=m" (EXT2FS_ADDR)
-               :"r" (nr));
+               :"r" (nr & 7));
        return oldbit;
 }
 
@@ -165,9 +190,10 @@ _INLINE_ int ext2fs_clear_bit(unsigned int nr, void * addr)
 {
        int oldbit;
 
+       addr = (void *) (((unsigned char *) addr) + (nr >> 3));
        __asm__ __volatile__("btrl %2,%1\n\tsbbl %0,%0"
                :"=r" (oldbit),"=m" (EXT2FS_ADDR)
-               :"r" (nr));
+               :"r" (nr & 7));
        return oldbit;
 }
 
@@ -175,9 +201,10 @@ _INLINE_ int ext2fs_test_bit(unsigned int nr, const void * addr)
 {
        int oldbit;
 
+       addr = (void *) (((unsigned char *) addr) + (nr >> 3));
        __asm__ __volatile__("btl %2,%1\n\tsbbl %0,%0"
                :"=r" (oldbit)
-               :"m" (EXT2FS_CONST_ADDR),"r" (nr));
+               :"m" (EXT2FS_CONST_ADDR),"r" (nr & 7));
        return oldbit;
 }
 
@@ -263,7 +290,8 @@ _INLINE_ __u16 ext2fs_swab16(__u16 val)
 
 #endif /* i386 */
 
-#ifdef __mc68000__
+#if ((defined __GNUC__) && !defined(_EXT2_USE_C_VERSIONS_) && \
+     (defined(__mc68000__)))
 
 #define _EXT2_HAVE_ASM_BITOPS_
 
@@ -428,7 +456,7 @@ _INLINE_ void ext2fs_fast_mark_block_bitmap(ext2fs_block_bitmap bitmap,
                return;
        }
 #endif 
-       ext2fs_set_bit(block - bitmap->start, bitmap->bitmap);
+       ext2fs_fast_set_bit(block - bitmap->start, bitmap->bitmap);
 }
 
 _INLINE_ void ext2fs_fast_unmark_block_bitmap(ext2fs_block_bitmap bitmap,
@@ -441,7 +469,7 @@ _INLINE_ void ext2fs_fast_unmark_block_bitmap(ext2fs_block_bitmap bitmap,
                return;
        }
 #endif
-       ext2fs_clear_bit(block - bitmap->start, bitmap->bitmap);
+       ext2fs_fast_clear_bit(block - bitmap->start, bitmap->bitmap);
 }
 
 _INLINE_ int ext2fs_fast_test_block_bitmap(ext2fs_block_bitmap bitmap,
@@ -467,7 +495,7 @@ _INLINE_ void ext2fs_fast_mark_inode_bitmap(ext2fs_inode_bitmap bitmap,
                return;
        }
 #endif
-       ext2fs_set_bit(inode - bitmap->start, bitmap->bitmap);
+       ext2fs_fast_set_bit(inode - bitmap->start, bitmap->bitmap);
 }
 
 _INLINE_ void ext2fs_fast_unmark_inode_bitmap(ext2fs_inode_bitmap bitmap,
@@ -480,7 +508,7 @@ _INLINE_ void ext2fs_fast_unmark_inode_bitmap(ext2fs_inode_bitmap bitmap,
                return;
        }
 #endif
-       ext2fs_clear_bit(inode - bitmap->start, bitmap->bitmap);
+       ext2fs_fast_clear_bit(inode - bitmap->start, bitmap->bitmap);
 }
 
 _INLINE_ int ext2fs_fast_test_inode_bitmap(ext2fs_inode_bitmap bitmap,
@@ -563,7 +591,7 @@ _INLINE_ void ext2fs_mark_block_bitmap_range(ext2fs_block_bitmap bitmap,
                return;
        }
        for (i=0; i < num; i++)
-               ext2fs_set_bit(block + i - bitmap->start, bitmap->bitmap);
+               ext2fs_fast_set_bit(block + i - bitmap->start, bitmap->bitmap);
 }
 
 _INLINE_ void ext2fs_fast_mark_block_bitmap_range(ext2fs_block_bitmap bitmap,
@@ -579,7 +607,7 @@ _INLINE_ void ext2fs_fast_mark_block_bitmap_range(ext2fs_block_bitmap bitmap,
        }
 #endif 
        for (i=0; i < num; i++)
-               ext2fs_set_bit(block + i - bitmap->start, bitmap->bitmap);
+               ext2fs_fast_set_bit(block + i - bitmap->start, bitmap->bitmap);
 }
 
 _INLINE_ void ext2fs_unmark_block_bitmap_range(ext2fs_block_bitmap bitmap,
@@ -593,7 +621,8 @@ _INLINE_ void ext2fs_unmark_block_bitmap_range(ext2fs_block_bitmap bitmap,
                return;
        }
        for (i=0; i < num; i++)
-               ext2fs_clear_bit(block + i - bitmap->start, bitmap->bitmap);
+               ext2fs_fast_clear_bit(block + i - bitmap->start, 
+                                     bitmap->bitmap);
 }
 
 _INLINE_ void ext2fs_fast_unmark_block_bitmap_range(ext2fs_block_bitmap bitmap,
@@ -609,7 +638,8 @@ _INLINE_ void ext2fs_fast_unmark_block_bitmap_range(ext2fs_block_bitmap bitmap,
        }
 #endif 
        for (i=0; i < num; i++)
-               ext2fs_clear_bit(block + i - bitmap->start, bitmap->bitmap);
+               ext2fs_fast_clear_bit(block + i - bitmap->start, 
+                                     bitmap->bitmap);
 }
 #undef _INLINE_
 #endif
index fb4d3ad..a0fb261 100644 (file)
@@ -9,8 +9,6 @@
  * %End-Header%
  */
 
-/* #define _EXT2_USE_C_VERSIONS_ */
-
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #if HAVE_UNISTD_H
@@ -23,6 +21,8 @@
 #if HAVE_ERRNO_H
 #include <errno.h>
 #endif
+#include <sys/time.h>
+#include <sys/resource.h>
 
 #include "ext2_fs.h"
 #include "ext2fs.h"
@@ -31,14 +31,143 @@ unsigned char bitarray[] = {
        0x80, 0xF0, 0x40, 0x40, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x10, 0x20, 0x00, 0x00
        };
 
+int bits_list[] = {
+       7, 12, 13, 14,15, 22, 30, 68, 77, -1,
+};
+
+#define BIG_TEST_BIT   (((unsigned) 1 << 31) + 42)
+
+
 main(int argc, char **argv)
 {
-       int     i, size;
+       int     i, j, size;
+       unsigned char testarray[12];
+       unsigned char *bigarray;
 
        size = sizeof(bitarray)*8;
+#if 0
        i = ext2fs_find_first_bit_set(bitarray, size);
        while (i < size) {
                printf("Bit set: %d\n", i);
                i = ext2fs_find_next_bit_set(bitarray, size, i+1);
        }
+#endif
+
+       /* Test test_bit */
+       for (i=0,j=0; i < size; i++) {
+               if (ext2fs_test_bit(i, bitarray)) {
+                       if (bits_list[j] == i) {
+                               j++;
+                       } else {
+                               printf("Bit %d set, not expected\n", i);
+                               exit(1);
+                       }
+               } else {
+                       if (bits_list[j] == i) {
+                               printf("Expected bit %d to be clear.\n", i);
+                               exit(1);
+                       }
+               }
+       }
+       printf("ext2fs_test_bit appears to be correct\n");
+
+       /* Test ext2fs_set_bit */
+       memset(testarray, 0, sizeof(testarray));
+       for (i=0; bits_list[i] > 0; i++) {
+               ext2fs_set_bit(bits_list[i], testarray);
+       }
+       if (memcmp(testarray, bitarray, sizeof(testarray)) == 0) {
+               printf("ext2fs_set_bit test succeeded.\n");
+       } else {
+               printf("ext2fs_set_bit test failed.\n");
+               for (i=0; i < sizeof(testarray); i++) {
+                       printf("%02x ", testarray[i]);
+               }
+               printf("\n");
+               exit(1);
+       }
+       for (i=0; bits_list[i] > 0; i++) {
+               ext2fs_clear_bit(bits_list[i], testarray);
+       }
+       for (i=0; i < sizeof(testarray); i++) {
+               if (testarray[i]) {
+                       printf("ext2fs_clear_bit failed, "
+                              "testarray[%d] is %d\n", i, testarray[i]);
+                       exit(1);
+               }
+       }
+       printf("ext2fs_clear_bit test succeed.\n");
+               
+
+       /* Do bigarray test */
+       bigarray = malloc(1 << 29);
+       if (!bigarray) {
+               fprintf(stderr, "Failed to allocate scratch memory!\n");
+               exit(1);
+       }
+
+        bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3] = 0;
+
+       ext2fs_set_bit(BIG_TEST_BIT, bigarray);
+       printf("big bit number (%u) test: %d, expected %d\n", BIG_TEST_BIT,
+              bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3], (1 << (BIG_TEST_BIT & 7)));
+       if (bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3] != (1 << (BIG_TEST_BIT & 7)))
+               exit(1);
+
+       ext2fs_clear_bit(BIG_TEST_BIT, bigarray);
+       
+       printf("big bit number (%u) test: %d, expected 0\n", BIG_TEST_BIT,
+              bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3], 0);
+       if (bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3] != 0)
+               exit(1);
+
+       printf("ext2fs_set_bit big_test successful\n");
+
+
+       /* Now test ext2fs_fast_set_bit */
+       memset(testarray, 0, sizeof(testarray));
+       for (i=0; bits_list[i] > 0; i++) {
+               ext2fs_fast_set_bit(bits_list[i], testarray);
+       }
+       if (memcmp(testarray, bitarray, sizeof(testarray)) == 0) {
+               printf("ext2fs_fast_set_bit test succeeded.\n");
+       } else {
+               printf("ext2fs_fast_set_bit test failed.\n");
+               for (i=0; i < sizeof(testarray); i++) {
+                       printf("%02x ", testarray[i]);
+               }
+               printf("\n");
+               exit(1);
+       }
+       for (i=0; bits_list[i] > 0; i++) {
+               ext2fs_clear_bit(bits_list[i], testarray);
+       }
+       for (i=0; i < sizeof(testarray); i++) {
+               if (testarray[i]) {
+                       printf("ext2fs_clear_bit failed, "
+                              "testarray[%d] is %d\n", i, testarray[i]);
+                       exit(1);
+               }
+       }
+       printf("ext2fs_clear_bit test succeed.\n");
+               
+
+        bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3] = 0;
+
+       ext2fs_fast_set_bit(BIG_TEST_BIT, bigarray);
+       printf("big bit number (%u) test: %d, expected %d\n", BIG_TEST_BIT,
+              bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3], (1 << (BIG_TEST_BIT & 7)));
+       if (bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3] != (1 << (BIG_TEST_BIT & 7)))
+               exit(1);
+
+       ext2fs_fast_clear_bit(BIG_TEST_BIT, bigarray);
+       
+       printf("big bit number (%u) test: %d, expected 0\n", BIG_TEST_BIT,
+              bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3], 0);
+       if (bigarray[BIG_TEST_BIT >> 3] != 0)
+               exit(1);
+
+       printf("ext2fs_fast_set_bit big_test successful\n");
+
+       exit(0);
 }